(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111470590.0 (22)申请日 2021.12.0 3 (71)申请人 中国人民解 放军国防科技大 学 地址 410073 湖南省长 沙市开福区德雅路 109号 (72)发明人 王杰　李东旭　朱仕尧　范才智　 刘望　吴军　 (74)专利代理 机构 湖南兆弘专利事务所(普通 合伙) 43008 代理人 赵朕毅 (51)Int.Cl. G06F 30/15(2020.01) G06F 30/20(2020.01) (54)发明名称 一种航天多功能结构电池的主被动综合热 控设计方法 (57)摘要 本发明公开一种航天多功能结构电池的主 被动综合热控设计方法， 属于航天热控技术领 域。 该方法首先根据多功能结构电池的构型、 热 耗参数以及热物性参数， 分别设计 分布式主动控 制措施和基于多级控温的被动热控措施； 然后采 用商业热分析软件建立多功能结构电池的热分 析模型， 设置多功能结构电池的边界条件， 进行 在轨工况热分析， 得到多功能结构电池的温度场 分布； 最后评估多功能结构电池的温度范围和温 差是否满足指标要求。 本发明为航天器多功能结 构电池提供了一种有效的主被动综合热控设计 方案， 满足了电池的工作温度要求和单体电池间 的温差要求， 具有良好的适应性和可靠性。 权利要求书2页 说明书6页 附图5页 CN 114154243 A 2022.03.08 CN 114154243 A 1.一种航天多功能结构电池的主被动综合热控设计方法， 其特征在于， 包括以下步骤 S1～S5： S1、 输入多功能结构电池的构型、 热耗 参数以及热物性 参数； 所述多功能结构电池 包括电池支撑结构和多个单体电池； S2、 进行分布式主动控制措施设计： 选择导热垫和导热系数大于预设阈值的导热碳纤 维板， 在所述导热碳纤维板上布置多个测温回路和多个控温回路， 并设置控温逻辑， 所述控 温逻辑为根据所述测温回路的测量结果控制各 所述控温回路的开启； S3、 进行基于多级控温的被动热控措施设计： 从部件级、 组件级、 整星级三个层级为多 功能结构电池设置被动热控措施， 所述被动热控措施为通过设置隔热材料、 隔热器件以及 结构布局中任意 一种或多种实现被动温度控制； S4、 建立多功能结构电池的热分析模型， 并设置多功能结构电池的边界条件， 基于所述 的热分析模型根据输入的参数进行在轨 工况热分析， 得到多功能结构电池的温度场分布； S5、 评估步骤S4得到的多功能结构电池的温度范围和/或温差是否满足指标要求， 如满 足， 则设计结束； 如不满足， 则调整所述测温回路和所述控温回路的布置形式、 更改所述控 温逻辑的参数、 调整组件级被动隔热措施和整星级被动隔热措施， 重新执行步骤S2～S 5， 以 对多功能结构电池的热控方案进行重新设计， 直至温度范围和温差满足指标要求。 2.根据权利要求1所述的一种航天多功能结构电池的主被动综合热控设计方法， 其特 征在于， 步骤S2中所述导热碳纤维板的导热系数的预设阈值为5W/ mK； 所述导热垫 设置于单 体电池的表面， 并位于单体电池与导热碳纤维板之间。 3.根据权利要求1所述的一种航天多功能结构电池的主被动综合热控设计方法， 其特 征在于， 步骤S2中所述导热碳纤维板采用M系列碳纤维； 所述导热垫采用柔性的导热材料， 所述导热材料的导热系数 大于5W/mK。 4.根据权利要求1所述的一种航天多功能结构电池的主被动综合热控设计方法， 其特 征在于， 步骤S2中所述测温回路包括相互连接的用于测温的热敏电阻以及用于控制的热控 下位机； 所述控温回路包括相互连接的加热片以及供电 电源。 5.根据权利要求4所述的一种航天多功能结构电池的主被动综合热控设计方法， 其特 征在于， 所述控温逻辑采用双区间控温方式， 包括： 设T表示热敏电阻的温度， ΔT表示最大 允许温差， Tref表示多功能结构电池的中心区域 温度， Tmin表 示控温区间的下限， Tmax表示 控温区间的上限， 当用于测温的热敏电阻的温度T低于控温区间的下限， 即T<Tmin， 或所述 温度T与中心区域的温差值大于最大允许温差， 即T<Tref ‑ΔT时， 开启所述控温回路； 当用 于测温的热敏电阻的温度T高于控温区间的上限， 即T>Tmax， 或所述温度T与中心区域的温 差值大于最大允许温差即T>Tref+ΔT时， 关闭所述控温回路。 6.根据权利要求1～5中任意一项所述的一种航天多功能结构电池的主被动综合热控 设计方法， 其特征在于， 所述步骤S3中， 部件级被动隔热措施为： 将多功能结构电池集成到 一体化舱板时， 在多功能结构电池与蒙皮面板结构之 间填充导热率低于预设阈值的导热材 料。 7.根据权利要求1～5中任意一项所述的一种航天多功能结构电池的主被动综合热控 设计方法， 其特征在于， 所述步骤S3中， 组件级被动隔热措施为： 对由多功能结构电池集成 的一体化舱板包覆多层隔热材料， 在一体化舱板与除一体化舱板以外的卫星本体其它部分权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114154243 A 2之间的连接界面处， 布置有绝热垫片、 隔热垫以及具有隔热作用的螺栓中任意一种或两种 以上。 8.根据权利要求1～5中任意一项所述的一种航天多功能结构电池的主被动综合热控 设计方法， 其特征在于， 所述步骤S3中， 整星级被动隔热措施为： 优化航天器的构型和 太阳 电池阵的布局， 调整由多功能结构电池集成的一体化舱板在卫星本体上 的位置， 使舱板避 免直接受到太阳辐射或向冷黑空间辐射。 9.根据权利要求1～5中任意一项中所述的一种航天多功能结构电池的主被动综合热 控设计方法， 其特征在于， 所述步骤S4中， 采用ANSYS软件或UG软件建立所述多功能结构电 池的热分析模型； 所述多功能结构电池的边界条件具体是将含多功能结构电池的一体化舱 板的侧面设置为恒定温度。 10.根据权利要求1～5中任意一项中所述的一种航天多功能结构电池的主被动综合热 控设计方法， 其特征在于， 所述步骤S5中， 所述控温逻辑的参数包括控温区间的上限、 控温 区间的下限和最大允许温差中任意 一种或两种以上。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114154243 A 3